三亚学院 辛光红 陈平安 王春辉

搭载氦气球的超续航四轴无人机设计研究

三亚学院 辛光红 陈平安 王春辉

无人机的应用已从最早的军用无人机扩展到了民用，多旋翼无人机广泛应用于军事侦察、航拍、农业、警用、城市管理、地质、气象、电力、抢险救灾等。无人机一般选用增大轴距、更换高性能无刷电机，减轻机身重量，增大电池容量和减小桨叶和空气之间摩擦等方法，减少能源浪费提高续航时间。本项目通过增加氦气球的方法，对多旋翼结构无人机进行改进设计，延长无人机的续航时间及可靠性和安全性。

无人机；氦气球；超续航；AMP飞控；AVR单片机

1. 引言

本项目主要研究新型氦气球无人机，以H450飞行器为参考，加入探空气球的概念而设计的一款新型、环保、稳定的飞行器采用了“氦气球”+“无人机”的结构模式，以氦气球为主要浮力，采用四个无刷电机驱动桨叶调节水平自由度，采用同轴双桨结构解决无人机的竖直位移。主控制器采用AVR单片机，组成主控的主、协处理器，对数据进行解码和飞机姿态的调整。通过新型设计理念研发的氦气球无人机，可以大大提升无人机的载荷能力和续航能力，解决H450等普通无人机续航时间短载荷能力有限等系列问题。

2. H450无人机及氦气球无人机工作原理简述

2.1 H450无人机工作原理

常规四轴无人机主要分为“X”型和“+”型，大多数四轴无人机采用“X”型，“X”无人机主要包括机架、主控、GPS、电调、电机、螺旋桨和电池。，飞机重心在四轴的中心上，通过调节四个轴上电机的转速可以实现前进、后退、向左、向右及左右副翼等基础性动作。……